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グラフェンを材料とした新規超低消費電力デバイス制御機構の創出

研究課題

研究課題/領域番号 24656234
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 電子デバイス・電子機器
研究機関神戸大学

研究代表者

相馬 聡文  神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20432560)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2014年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2013年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2012年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワードグラフェン / 歪み / FET / スピントロニクス / 量子ポンプ効果 / 光照射 / 強束縛近似法 / 電界効果型トランジスタ / 低消費電力化 / グラフェンナノリボン / スピン密度汎関数法 / 純粋スピン流 / 歪み誘起擬似磁場効果 / 電界効果トランジスタ / 国際情報交換 / 多国籍
研究成果の概要

グラフェンを材料とし、歪み、光照射、交流電界、スピン等を素子制御機構として用いた新規素子を提案し、そのシミュレーションによる特性解析を行った。中でも代表的成果として、グラフェンに局所歪みを印加した事によって歪み/無歪み界面に発生する擬似的な磁場を電界効果トランジスタ(FET)の制御に応用した素子を提案し、その特性の理論的予測を行った。その結果、実験的に印加可能な10%以下の小さな歪み印加によって、バンドギャップが存在しないにも関わらず従来のFETを超える急峻なスイッチング性能が得られ、それによる低消費電力化が可能である事を明らかにした。

報告書

(4件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実施状況報告書
  • 2012 実施状況報告書
  • 研究成果

    (46件)

すべて 2014 2013 2012

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 10件、 謝辞記載あり 6件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (34件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] “Pure spin current induced by adiabatic quantum pumping in zigzag-edged graphene nanoribbons,”2014

    • 著者名/発表者名
      S. Souma and M. Ogawa
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 104 号: 18 ページ: 183103-183103

    • DOI

      10.1063/1.4873580

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] “Simulation-based design of a strained graphene field effect transistor incorporating the pseudo magnetic field effect,”2014

    • 著者名/発表者名
      S. Souma, M. Ueyama, and M. Ogawa
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 104 号: 21 ページ: 213505-213505

    • DOI

      10.1063/1.4880579

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Proposal of simplified model for absorption coefficients in quantum dot array based intermediate band solar cell structure2014

    • 著者名/発表者名
      A. Mehdipour, K. Sasaoka, and M. Ogawa, and S. Souma
    • 雑誌名

      IEICE Electronics Express

      巻: 11 号: 17 ページ: 20140548-20140548

    • DOI

      10.1587/elex.11.20140548

    • NAID

      130004678218

    • ISSN
      1349-2543
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] “Strain-induced modulation of anisotropic photoconductivity in graphene”2014

    • 著者名/発表者名
      A. Mehdipour, K. Sasaoka, and M. Ogawa, and S. Souma
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 53 号: 11 ページ: 115103-115103

    • DOI

      10.7567/jjap.53.115103

    • NAID

      210000144581

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Intermediate band electron wave function localization effect on the efficiency limits of InAs/GaAs quantum dot solar cell2014

    • 著者名/発表者名
      A. Mehdipour, K. Sasaoka, M. Ogawa, and S. Souma
    • 雑誌名

      Memoirs of the Graduate Schools of Engineering and System Informatics Kobe University

      巻: 6 ページ: 18-24

    • DOI

      10.5047/gseku.e.2014.003

    • NAID

      120005593497

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] “Numerical simulation of current noise caused by potential fluctuation in nanowire FET with an oxide trap,”2014

    • 著者名/発表者名
      Yuki Furubayashi, Matsuto Ogawa, Satofumi Souma
    • 雑誌名

      Proc. International Conf. on Simulation of Semiconductor Processes and Devices (SISPAD 2014)

      巻: 1 ページ: 201-204

    • DOI

      10.1109/sispad.2014.6931598

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effect of lateral strain on gate induced control of electrical conduction in single layer graphene device2013

    • 著者名/発表者名
      Satofumi Souma, Yusuke Ohmi, and Matsuto Ogawa
    • 雑誌名

      Journal of Computational Electronics

      巻: 12 号: 2 ページ: 170-174

    • DOI

      10.1007/s10825-013-0451-1

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書 2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 強結合分子動力学法を用いたグラフェンナノリボンの機械的変形と電子状態に関するシミュレーション2013

    • 著者名/発表者名
      相馬聡文、貝野昭造、小川真人
    • 雑誌名

      シリコンテクノロジー

      巻: 162 ページ: 30-35

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Influence of geometrical deformation and electric field on transport characteristics through carbon nanotubes2012

    • 著者名/発表者名
      M. Mouri, M. Ogawa, and S. Souma
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 114 号: 11 ページ: 1143281-5

    • DOI

      10.1063/1.4768449

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Strain induced modulation of switching behavior in carbon nanotube tunneling field effect transistors2012

    • 著者名/発表者名
      T. Nakano, M. Ogawa, and S. Souma
    • 雑誌名

      Proc. of 2012 IEEE International Meeting for Future of Electron Devices, Kansai (IMFEDK)

      巻: 2012 ページ: 138-141

    • DOI

      10.1109/imfedk.2012.6218620

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical simulation of transport properties in InAs/Si heterojunction nanowire tunneling field effect transistors2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Miyoshi, M. Ogawa, S. Souma, H. Nakamura
    • 雑誌名

      Proc. of 2012 IEEE International Meeting for Future of Electron Devices, Kansai (IMFEDK)

      巻: 2012 ページ: 108-111

    • DOI

      10.1109/imfedk.2012.6218605

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Photoconductivity-based strain sensing in graphene2014

    • 著者名/発表者名
      A. Mehdipour, K.Sasaoka, M. Ogawa, S. Souma
    • 学会等名
      International Symposium on Recent Progress of Photonic Devices and Material
    • 発表場所
      神戸大学
    • 年月日
      2014-11-13 – 2014-11-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ディラック電子をキャリアとするFETの性能予測シミュレーション2014

    • 著者名/発表者名
      田中 未来,笹岡 健二,小川 真人,相馬 聡文
    • 学会等名
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2014-09-13 – 2014-09-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 擬似磁場効果を利用した歪みグラフェンFETの準解析的モデル提案2014

    • 著者名/発表者名
      上山 真之,笹岡 健二,小川 真人,相馬 聡文
    • 学会等名
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2014-09-13 – 2014-09-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 歪み誘起擬似磁場を利用したグラフェンFETの スイッチング機構における構造乱れの影響2014

    • 著者名/発表者名
      堤 賢一郎,笹岡 健二,小川 真人, 相馬 聡文
    • 学会等名
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2014-09-13 – 2014-09-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 結合量子ドット構造の光学吸収特性のドット形状依存性2014

    • 著者名/発表者名
      武藤 庸平,笹岡 健二,小川 真人, 相馬 聡文
    • 学会等名
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2014-09-13 – 2014-09-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 複雑な断面形状を持つSi NWMOSFETにおける量子輸送シミュレーション2014

    • 著者名/発表者名
      森本 剛司,笹岡 健二,小川 真人, 相馬 聡文
    • 学会等名
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2014-09-13 – 2014-09-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] サブ60mV/decadeスイッチングを実現する異なるFETゲート制御機構のシミュレーションによる比較解析2014

    • 著者名/発表者名
      石田 智也,福嶋 賢介,笹岡 健二,小川 真人,相馬 聡文
    • 学会等名
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2014-09-13 – 2014-09-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Numerical simulation of current noise caused by potential fluctuation in nanowire FET with an oxide trap2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Furubayashi, M. Ogawa, and S. Souma
    • 学会等名
      International Conference on Simulation of Semiconductor Processes and Devices (SISPAD) 2014
    • 発表場所
      メルパルク横浜
    • 年月日
      2014-09-09 – 2014-09-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Effect of Axial Strain on Switching Behavior of Carbon Nanotube Tunneling Field Effect Transistors2013

    • 著者名/発表者名
      T. Nakano, H. Nagai, M. Ogawa, and S. Souma
    • 学会等名
      International Workshop on Computational Electronics 2013
    • 発表場所
      Nara, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Quantum Dynamical Simulation of Photo-Induced Graphene Switch2013

    • 著者名/発表者名
      T. Akiyama, M. Ogawa, and S. Souma
    • 学会等名
      International Workshop on Computational Electronics 2013
    • 発表場所
      Nara, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] グラフェンを材料とする新規機能素子デザインとシミュレーション2013

    • 著者名/発表者名
      相馬聡文
    • 学会等名
      ワークショップ「機能性ナノ材料開発に役立つ先端シミュレーション」
    • 発表場所
      東京理科大学(東京)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 強結合分子動力学法を用いたグラフェンナノリボンの機械的変形と電子状態に関するシミュレーション2013

    • 著者名/発表者名
      相馬聡文,貝野昭造,小川真人
    • 学会等名
      応用物理学会シリコンテクノロジー「大規模・高速・原子レベル計算が可能にする新規モデリング技術」研究会
    • 発表場所
      機械振興会館(東京)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] グラフェンをチャネル材料とする電界効果型トランジスタの性能評価シミュレーション2013

    • 著者名/発表者名
      相馬聡文
    • 学会等名
      第3回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン若手研究会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] グラフェンの熱物性における面内歪みの影響2013

    • 著者名/発表者名
      船谷宜嗣, 山本貴博, 小川真人,相馬聡文
    • 学会等名
      日本物理学会 2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] グラフェンにおける歪みの空間的変化を利用したFETの性能に関する研究2013

    • 著者名/発表者名
      上山真之, 小川真人,相馬聡文
    • 学会等名
      第74回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      同志社大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 歪み印加を利用したグラフェンの電気伝導制御に関する数値シミュレーション2013

    • 著者名/発表者名
      相馬聡文,上山真之, 小川真人
    • 学会等名
      第74回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      同志社大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 有限要素法を用いたInAs/GaAs量子ドット太陽電池の特性解析2013

    • 著者名/発表者名
      益原貴志, Amir Mehdipour,相馬聡文,小川真人
    • 学会等名
      第74回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      同志社大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] モード結合スペクトル法を用いた量子輸送解析の高速・高精度化に関する研究2013

    • 著者名/発表者名
      藤川広樹, 相馬聡文,小川真人
    • 学会等名
      第74回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      同志社大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 多バンド有効質量近似法を用いたトンネル電界効果トランジスタの数値シミュレーション2013

    • 著者名/発表者名
      永井寛人, 小川真人,相馬聡文
    • 学会等名
      第74回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      同志社大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 半導体ナノワイヤFETにおけるポテンシャルゆらぎに起因する電流ノイズの数値シミュレーション2013

    • 著者名/発表者名
      古林優希, 小川真人,相馬聡文
    • 学会等名
      第74回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      同志社大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Effect of lateral strain on electronic transport in graphene: interplay between band gap formation and pseudo magnetic field effect2013

    • 著者名/発表者名
      S. Souma, M. Ueyama, M. Ogawa
    • 学会等名
      5th International Conference on Recent Progress in Graphene Research 2013
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Effect of in-plane strain on thermal properties of graphene2013

    • 著者名/発表者名
      Takashi Funatani, Takahiro Yamamoto, Kenji Sasaoka, Matsuto Ogawa, Satofumi Souma
    • 学会等名
      5th International Conference on Recent Progress in Graphene Research 2013
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Wave-packet dynamics study of electronic transport in graphene irradiated by circularly polarized light2013

    • 著者名/発表者名
      Takashi Akiyama, Kenji Sasaoka, Matsuto Ogawa, and Satofumi Souma
    • 学会等名
      5th International Conference on Recent Progress in Graphene Research 2013
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 多バンド有効質量近似法に基づくトンネル電界効果トランジスタの特性解析2013

    • 著者名/発表者名
      永井寛人,中野貴史,三好泰諒,小川真人,相馬聡文
    • 学会等名
      第60回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] レーザー光を照射したグラフェンの電子状態及び電子透過特性に関する理論的研究2013

    • 著者名/発表者名
      秋山剛志,小川真人,相馬聡文
    • 学会等名
      第60回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] グラフェンの機械的変形が熱物性に与える影響2013

    • 著者名/発表者名
      船谷宜嗣,山本貴博,小川真人,相馬聡文
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 半導体ナノワイヤ構造におけるポテンシャルゆらぎに起因する電流雑音の数値解析II2013

    • 著者名/発表者名
      古林優希,小川真人,相馬聡文
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 歪み印加グラフェンの電気伝導に関する数値シミュレーション2013

    • 著者名/発表者名
      相馬聡文,上山真之,西村英之,秋山隆志,小川真人
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Satofumi Souma, Yusuke Ohmi, Matsuto Ogawa,“Effect of Lateral Strain on the Performance of Single Layer Graphene Field Effect Transistors2012

    • 著者名/発表者名
      Satofumi Souma, Yusuke Ohmi, Matsuto Ogawa
    • 学会等名
      International Conference on Superlattices, Nanostructures, and Nanodevices
    • 発表場所
      Dresden, Germany
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Atomistic Origin of Rashba and Dresselhaus Spin-Orbit Couplings in Narrow Gap Semiconductor Quantum Wells2012

    • 著者名/発表者名
      Satofumi Souma and Matsuto Ogawa
    • 学会等名
      31st International Conference on the Physics of Semiconductors
    • 発表場所
      Zurich, Switzerland
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Tight-binding molecular dynamics study of mechanical and electronic properties in twisted graphene nanoribbons2012

    • 著者名/発表者名
      Satofumi Souma, Shozo Kaino, Matsuto Ogawa
    • 学会等名
      The International Conference on Simulation of Semiconductor Processes and Devices (SISPAD2012)
    • 発表場所
      Denver, USA
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] A Theoretical Study of an Influence of a Time Dependent External Field on Electronic Transport in Graphene2012

    • 著者名/発表者名
      Takashi Akiyama,Matsuto Ogawa,and Satofumi Souma
    • 学会等名
      第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      愛媛大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 軸方向引張歪みを加えたCNTトンネル電界効果トランジスタの特性解析2012

    • 著者名/発表者名
      中野貴史,小川真人,相馬聡文
    • 学会等名
      第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      愛媛大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 半導体ナノワイヤ構造におけるポテンシャルゆらぎに起因する電流雑音の数値解析2012

    • 著者名/発表者名
      古林優希,小川真人,相馬聡文
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [図書] "Spintronics in Nanoscale Devices", edited by E. R. Hedin and Y. S. Joe ()2013

    • 著者名/発表者名
      Satofumi Souma (Chap. 5)
    • 総ページ数
      20
    • 出版者
      Pan Stanford Publishing
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書

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公開日: 2013-05-31   更新日: 2019-07-29  

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